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Por que essas duas classes são diferentes, pois me parece que poderiam ser uma classe só.

Por exemplo, o método Append, me parece que ele faz a mesma coisa que o operador +.

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1 Resposta 1

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Basicamente para evitar o problema do Shlemiel the painter's algorithm.

Shlemiel the painter's algorithm

A string em C# é imutável. Quando você vai adicionando novas partes na string, é necessário fazer uma nova alocação de memória e copiar todo o conteúdo existente para adicionar o novo conteúdo. Claro que existe alguma otimização para não acontecer tanto assim, mas acontece bem mais do que é aceitável na maioria das situações. Imagine que cada vez a alocação é maior e vai gastando mais tempo, tornando seu uso impraticável (inclusive porque vai botando pressão no garbage collector).

O tipo StringBuilder é mutável. Então só as partes novas são alocadas e o objeto vai ligando essas partes. Quando há alteração em trechos do texto, ele efetivamente é alterado em vez de criar um novo texto.

É claro que não é em qualquer situação que o StringBuilder será claramente mais eficiente. Muitos programadores que já conhecem o problema acham que qualquer concatenação deve usá-lo, isto não é verdade. Se você souber quantos e quais são os trechos a serem concatenados, é desnecessário usar este tipo. Então ele costuma ser mais vantajoso apenas em laços grandes ou potencialmente grandes.

Note que internamente há diferenças e você não pode simplesmente usar o conteúdo de uma StringBuilder onde se espera algo do tipo string. Uma conversão é necessária. Então em casos de poucas concatenações a vantagem nem é grande.

Algumas das informações passadas são detalhes de implementação, então é possível que cada implementação seja um pouco diferente, de fato já funcionou de um jeito um pouco diferente.

Também fica claro que o objetivo é diferente quando olhamos os métodos de um tipo e o outro. Não temos o mesmo conjunto de comportamentos possíveis. Alguns métodos fazem mais sentido no StringBuilder (os principais são Append, Insert, Replace e Remove), que não é um tipo adequado para fazer todo tipo de manipulação de string que tem bem mais métodos de manipulação básica.

Não vou entrar em muitos detalhes aqui porque há várias respostas sobre o assunto com informações que servem para esta pergunta, mesmo quando fala de outra linguagem.

Mais detalhes sobre o seu funcionamento (é Java mas quase tudo igual).

Coloquei no GitHub para referência futura.

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